无粘结部分预应力混凝土柱复位性能研究综述

对无粘结部分预应力混凝土的特点进行了介绍,从国外和国内对无粘结部分预应力混凝土柱复位性能的试验研究、理论研究方面进行了论述,对研究中应注意的相关问题进行了分析。     

PC结构混凝土柱抗震性能试验研究

针对PC框架结构节点区施工复杂、震后柱叠合面处混凝土易开裂的问题,提出了一种梁柱节点预制的PC结构,该结构将薄弱区由节点转移到框架柱的中部。为了研究此类PC柱的抗震性能,设计并完成了一个足尺PC柱与现浇混凝土对比柱的拟静力试验,得到了2个试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、耗能能力以及极限承载力。结果表明,PC柱和现浇柱均为弯曲破坏;PC柱极限承载力比现浇柱高6.1%;刚度退化规律大致相同,PC柱的初始刚度和极限刚度分别为现浇柱的1.30倍和0.93倍;PC柱的延性系数为现浇柱的1.47倍;2个试件耗能能力基本相同。综上可知,此类PC柱和现浇注的抗震性能相近,且施工方便、节能环保,是一种值得推广的装配式结构连接形式。     

预应力型钢混凝土梁-钢管混凝土柱节点抗震性能试验研究

通过5个试件的低周反复荷载试验,对预应力型钢混凝土(PSRC)梁-钢管混凝土(CFT)柱节点的受力过程、破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、强度与变形特征值、延性、变形恢复能力、刚度退化、耗能能力等抗震性能进行了较为系统的研究,对预应力、轴压比、预应力筋穿越钢管壁的成孔方法（先成孔与后成孔）等因素对节点抗震性能的影响进行了分析。研究结果表明：PSRC梁-CFT柱节点发生了节点核心区剪切破坏;节点核心区水平剪力-剪切变形滞回曲线较丰满,但在大变形阶段有一定的捏拢效应;各试件节点核心区的极限剪切变形介于28.60×10^-3~60.90×10^-3 rad,剪切变形延性系数则介于4.72~6.69;各试件节点核心区的剪切刚度退化规律基本一致;施加预应力及后成孔方法对节点核心区受剪承载力有一定的有利影响,但施加预应力对节点核心区剪切变形能力及剪切变形延性不利;当轴压比n从0.2增至0.4时,节点核心区受剪承载力提高16.62%,而轴压比n从0.4增至0.6时,节点核心区受剪承载力仅提高1.09%。     

无黏结预应力型钢混凝土梁-型钢混凝土柱框架抗震性能研究

为研究无黏结预应力型钢混凝土(UPSRC)结构的抗震性能,对1榀由UPSRC梁和型钢混凝土(SRC)柱构成的8.2 m跨长框架进行了水平反复加载试验。根据已有文献中普通SRC及有黏结预应力型钢混凝土(BPSRC)框架的试验结果,对比研究了UPSRC框架的破坏机制、刚度退化、能量耗散以及残余变形等抗震特性。结果表明：水平反复荷载作用下UPSRC框架在梁端及柱底位置形成塑性铰,以截面受弯破坏为主;达到80%的峰值荷载设计值后卸载,梁端预应力布置侧的裂缝均基本闭合;UPSRC框架的耗能能力和变形恢复能力介于SRC框架和BPSRC框架之间,SRC框架耗能能力最强,而BPSRC框架自恢复能力最优。另外,设计了4个分别采用UPSRC、BPSRC、SRC及普通无黏结预应力混凝土(UPC)梁的两跨三层平面框架模型,且各梁按受弯承载力相近原则设计。其中,UPSRC梁的总含钢量高于UPC梁的,但低于SRC梁的。利用OpenSEES程序对4个模型进行动力时程分析,对比发现,各框架中梁的总用钢量越大,梁端的损伤程度会降低,但相应的柱端损伤更严重。     

预应力及非预应力型钢混凝土框架受力及抗震性能试验研究

进行了两榀预应力型钢混凝土框架和非预应力型钢混凝土框架在竖向荷载及水平低周反复荷载作用下受力与抗震性能试验研究,研究结果表明：在型钢混凝土梁中采用预应力,可以有效地控制结构裂缝宽度,改善结构的正常使用性能;梁中施加预应力没有明显改变型钢混凝土结构优良的抗震性能,预应力型钢混凝土框架低周反复加载滞回曲线饱满,抗震性能优良;在型钢混凝土梁中施加预应力,可以充分发挥型钢与混凝土等材料各自的优势。在试验研究的基础上,提出了预应力型钢混凝土框架和型钢混凝土框架的三线型恢复力模型,并利用该恢复力模型进行了预应力型钢混凝土框架和型钢混凝土框架在低周反复荷载作用下的滞回性能分析,分析结果与试验结果吻合良好。     

T形截面钢骨混凝土异形柱框架抗震性能

参照国家抗震规范8度设防的标准,制作一榀/2比例的由钢筋混凝土梁和T形截面钢骨混凝土异形柱组成的单跨两层的框架模型。通过拟静力试验,研究了结构的破坏形态、刚度退化、延性与耗能等抗震性能。试验结果表明,T形截面钢骨异形柱框架结构抗震性能良好,柱中钢骨在结构抗震中发挥了明显的作用。试验研究和分析结果表明,钢骨异形柱框架结构的抗震性能可满足抗震设防的要求。     

柱靴螺栓连接预制混凝土柱抗震性能试验研究

为研究柱靴螺栓连接预制混凝土柱的抗震性能,对4个柱靴螺栓连接预制混凝土柱进行了拟静力试验,并与整浇混凝土柱进行对比,研究其破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、耗能能力、刚度退化等抗震性能及承载力。此外,还结合相关文献中的试验数据,分析了柱靴与基础连接的转动刚度及接缝承载力。结果表明：柱靴螺栓连接预制柱均发生柱底接缝压弯破坏,且破坏集中在柱靴灌浆区域;轴压比为0.2的柱靴螺栓连接预制柱的底部结合面出现通缝,滞回曲线捏拢严重,其耗能能力较轴压比为0.5柱靴螺栓连接预制柱和相同轴压比整浇柱的差;柱靴螺栓连接预制柱的位移延性系数为3.04~3.79,极限位移角为1/49~1/32,具有较好的位移延性;柱靴与基础连接满足欧盟BS EN 1993-1-8刚性连接性能要求,可按刚性连接设计;对于小偏心受压柱靴螺栓连接预制柱,按JGJ 1—2014计算的正截面承载力与试验值之比平均为0.66,具有较高的安全度,但对于大偏心受压柱靴螺栓连接预制柱,二者之比平均为0.90,安全度偏低。在GB 50010—2010的基础上,引入混凝土极限压应变和抗压强度折减系数,分析了柱底接缝的传力机理,建立了考虑剪切影响的柱底接缝处正截面承载力计算方法。按该方法计算的大偏心受压柱靴螺栓连接预制柱的承载力与试验值之比平均为0.81,与配置高强纵筋整浇柱的平均结果相当。     

无粘结部分预应力板柱节点抗震性能试验

本文介绍无粘结部分预应力板柱节点在反复荷载作用下的滞回特性、延性、强度和破坏形态。试验结果表明,在反复荷载作用下,板中无粘结预应力筋的应力增量较小;非预应力普通钢筋暗梁有效地提高了板柱节点在极限状态时,传递不平衡弯矩的能力及确保板冲切区的完整性。采用不同无粘结预应力筋布置方式的两个节点均具有较好的滞回特性和延性,节点抗震性能良好。     

有粘结预应力筋与无粘结预应力筋结合配筋梁抗震性能的试验研究

对４根采用不同预应力筋的部分预应力混凝土梁进行了反复加载试验,探讨了有粘结预应力筋与无粘结预应力筋结合配筋梁的抗震性能,并在研究基础上提出了抗震配筋的设计建议。     

钢纤维高强无粘结预应力混凝土扁梁框架抗震性能试验研究

本文将钢纤维混凝土技术与无粘结预应力混凝土技术结合用于扁梁框架结构,研究钢纤维对高强无粘结预应力扁梁框架结构抗震性能的影响。通过采用MTS伺服加载系统对三榀具有相同尺寸、配筋和混凝土强度等级,不同钢纤维含量的高强无粘结预应力混凝土扁梁框架进行水平低周反复荷载下的拟静力试验,研究钢纤维对于高强预应力扁梁框架破坏形态、滞回特性、位移延性、耗能能力以及强度和刚度退化等抗震性能指标的影响。研究结果表明,钢纤维不仅可以提高无粘结预应力混凝土扁梁框架的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载,改善其破坏形态,还可以有效提高扁梁框架的刚度、延性和耗能能力,从而提高结构的抗震性能,钢纤维可以部分替代扁梁框架节点内箍筋来抵抗剪力。     

粗骨料对高性能混凝土抗压强度的影响

抗压强度为３０ＭＰａ的砼中，砼受压破坏时粗骨料是完整的没受到破坏。而高性能砼则由于砼强度比较高，砼破坏时粗骨料几乎完全断裂破坏。本文对不同品种的粗骨料在砼中的体积含量、最大粒径对砼强度的影响进行了试验，并根据试验结果得到了数学模型，用以评价不同品种粗骨料的性能     

不同高强预应力管桩抗震性能的试验对比

工程中常采用填芯,掺加钢纤维以及配置非预应力筋等方式来增强预应力混凝土管桩的抗弯承载力,但是这些改进后的管桩在地震荷载作用下的受力性能还不明确。通过三组试件的低周往复加载试验,分别从滞回耗能延性和承载力等几个方面研究预应力混凝土管桩(PHC管桩)、预应力钢纤维高强混凝土管桩(SFPHC管桩)、添加普通钢筋的预应力高强混凝土管桩(PRC管桩)的抗震性能以及填芯对管桩抗震性能的影响。试验结果表明:添加普通钢筋能够很好地改善PHC管桩的抗震性能。填芯能够提高PHC和SFPHC管桩在往复荷载作用下的承载力并能增强PRC管桩的耗能能力。各类填芯管桩的延性相对于未填芯管桩均有明显的改善。     

HRB600级钢筋高强混凝土柱的轴心受压性能

为了解HRB600级钢筋高强混凝土柱的轴心受压力学性能,对5根截面尺寸为600 mm×600 mm、不同设计参数的高强混凝土柱进行轴压试验,其中4根柱的纵筋为HRB600级钢筋,1根柱的纵筋为HRB400级钢筋。在试验基础上,采用非线性有限元模型进行数值模拟,探讨混凝土强度、配箍率及箍筋强度等设计变化参数对HRB600级钢筋高强混凝土柱轴压性能的影响规律,对中、美、日三国《混凝土结构设计规范》中轴压承载力计算法的适用性进行验证。研究结果表明:随着混凝土强度等级的提高,HRB600级钢筋高强混凝土柱的承载力明显提高,轴压刚度有所提高,荷载-变形曲线下降段变陡;随着配箍率的增大,柱的承载力、延性有所提高,轴压刚度略有提高;随着箍筋强度的提高,柱的承载力、轴压刚度变化不大,但其峰值后的性能改善明显;当HRB600级钢筋的抗压强度值取500 MPa时,按中、美、日三国《混凝土结构设计规范》推荐的承载力计算式都有足够的安全储备。     

高强混凝土加芯柱抗震性能模拟分析

试件水平承载力随核心区纵筋面积、箍筋面积和核心区尺寸的增大而线性递增;极限位移角随箍筋面积的增加成正比增长,只在较适中的一定范围内,核心纵筋面积的增大才会提高试件的极限位移角,而核心区面积对试件极限位移角无显著影响;试件的极限位移角随轴压比的增大成反比下降,而轴压比对试件水平承载力无显著影响。     

清水混凝土的强度性能研究

以南京长江三桥不同标段使用的清水混凝土为原材料研究混凝土配合比、减水剂品种、矿物掺合料、振动成型时间等因素对清水混凝土抗压强度的影响,分析不同龄期下清水混凝土中水泥浆体的孔结构尺寸与孔径分布的变化及与混凝土强度变化规律之间的关系,结果表明掺入粉煤灰、矿渣等矿物掺合料有利于不同龄期混凝土抗压强度的发展;适当延长振动成型时间对混凝土抗压强度的影响不大;聚羧酸盐类减水剂的增强效果优于萘系减水剂;不同龄期下不同配合比的清水混凝土内部孔结构及孔径分布与其抗压强度具有基本相同的发展规律。     

混凝土强度对预制叠合板连接钢筋锚固性能的影响

预制叠合板中连接钢筋的黏结锚固性能是影响结构整体性能的重要指标,通过与传统混凝土结构的比较分析,发现混凝土强度是影响其锚固性能的关键。针对单面叠合和双面叠合两种形式,通过对2组包含不同混凝土强度叠合板拔出试验,动态记录了试件的加载过程,得到了连接钢筋的黏结应力-滑移曲线;结合参数分析,得到了黏结强度的变化规律,最终给出了连接钢筋锚固长度的计算式。同时根据试验参数建立了有限元模型,采用非线性弹簧单元模拟钢筋混凝土的黏结滑移性能,对比分析了不同混凝土强度下的黏结滑移规律。结合GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》的相关规定,对预制叠合板中连接钢筋锚固长度的设计取值给出了建议。     

预应力碳纤维复材布加固钢筋混凝土方形截面短柱轴压性能试验研究

为了研究预应力碳纤维复材(CFRP)布加固钢筋混凝土方形截面柱的轴心受压力学性能,设计4根钢筋混凝土方形截面柱进行轴心受压试验,包括1根未加固的普通钢筋混凝土柱和3根预应力CFRP布加固的钢筋混凝土柱。通过试验获得了各试件破坏形态、受压极限承载力、轴向位移和CFRP布的应力应变曲线等试验数据,分析不同应力水平的CFRP布对钢筋混凝土方形截面柱加固后力学性能的影响。结果表明:与未加固的普通钢筋混凝土柱相比,采用预应力CFRP布加固试件的轴心受压承载力和延性均有明显的提高,提高幅度随应力水平的提高而增大;而且对CFRP施加预应力能避免纤维布的应力滞后问题,更好地发挥纤维布的高强性能。     

混凝土配合比对抗压强度影响试验研究

通过对不同配合比的高性能混凝土立方体试件进行轴心抗压强度试验,研究了硅灰、超细矿粉、粉煤灰、纤维类型及掺量等对高性能混凝土轴心抗压强度的影响,并根据试验结果优选出了4组适合施工现场常温养护条件的抗压强度100MPa以上高性能混凝土配合比。     

高强混凝土L形截面柱抗剪承载力的试验研究

为研究高强混凝土L形截面柱的抗剪性能 ,对 9根试件 (其中 7根正向加载 ,2根变角度加载 )进行了试验研究。研究分析了轴压比、剪跨比、加载角度、配箍率等因素对试件抗剪性能的影响 ,提出了考虑剪跨比、配箍率和轴压比等影响和便于工程设计使用的高强混凝土L形截面柱抗剪承载力设计建议公式     

预应力混凝土管桩节点抗震性能研究

管桩与承台的连接节点是结构的薄弱环节,在地震发生时容易破坏继而造成严重的后果。通过改变管桩与承台的连接形式,对结构施加水平低周反复作用模拟地震作用,研究管桩的荷载-位移滞回、延性等方面的性能。试验结果表明:填芯管桩内增设非预应力钢筋对于提高管桩的承载能力有良好的效果,以非预应力钢筋作为连接钢筋以一定角度插入承台体内连接承台和管桩,对于结构节点的抗震耗能和节点延性的提高效果十分显著。